Воздушно — инженерная школа: маленький шаг в большое небо
В этом году уже в седьмой раз под эгидой НИИЯФ МГУ и Лаборатория Аэрокосмической инженерии МГУ проводится чемпионат «Воздушно — инженерная школа», являющийся, по сути, развитием образовательного проекта «CanSat в России».
Сам проект «CanSat» имеет уже достаточно долгую историю, уходящую корнями в 1998 год. Тогда в ходе симпозиума по Университетским космическим системам, проходившем на Гавайях, почетный профессор Стенфордского Университета Боб Твиггс (Bob Twiggs), предложил его первоначальную идею — запустить в космос созданный студентами спутник размером с банку из-под газированной воды. В результате в 1999 году было положено начало проекту ARLISS, в который были вовлечены, в основном, учащиеся университетов США и Японии. Первый запуск состоялся 11 сентября того же года. Правда, до космоса дело не дошло — осуществить такой запуск оказалось слишком сложно, да это и не было самоцелью. Основная задача состояла в том, чтобы студенты на примере малого, «модельного» аппарата прочувствовали все этапы создания космической техники — процесс проектирования, конструирования, изготовления, программирования, испытания, запуска, а также получения с аппарата данных в процессе полета.
Запуски осуществлялись на легких ракетах на высоту 1,5 — 2 километра. Согласно принятому стандарту, аппарат должен был иметь массу не более 350 грамм. В состав бортовой аппаратуры входили три платы: микроконтроллер, научная нагрузка, передатчик.
Твиггс думал, что этот метод обучения будет пригоден только для студентов, но оказалось, что для школьников он так же очень интересен. И сегодня в США в данном проекте участвует до 9000 команд. Движение развито и в Европе — так, в одной только Голландии насчитывается около 50 команд.
У истоков российского проекта стоял его нынешний руководитель Радченко Владимир Вячеславович, канд. физ.-мат. наук, заведующий Лабораторией общего и специального практикума НИИЯФ МГУ имени М.В. Ломоносова. Начинать пришлось с малого — в 2011 году школьники из Санкт-Петербурга, Казани и Троицка впервые приняли участие в открытом чемпионате Норвегии по проекту «CanSat». Это были три первые команды. А летом 2017 года на соревнованиях «Воздушно-инженерной школы» в разных номинациях выступали уже более 50 команд, в которых участвовали около 200 школьников и студентов.
Перед участниками Регулярно лиги — самой массовой — стоит задача создать атмосферный зонд с заданными массовыми и геометрическими характеристиками, обеспечивающий выполнение некоторой программы в процессе полета на парашюте и передачу данных на наземную приемную станцию. Правила обязывают выполнить два обязательных эксперимента — измерение температуры и давления в атмосфере во время спуска. Также каждая команда реализует и дополнительную задачу, которую должна выбрать сама. За прошедшие годы команды-участники в рамках этой самой дополнительной задачи осуществляли видеосъёмку, оснащали аппараты магнитометрами, акселерометрами, анализаторами состава воздуха, системами мягкой посадки, производили измерение розы ветров, поиск очагов пожаров, решали различные инженерные задачи и т.д.
И за рубежом, и у нас аппарат для соревнований участники создают на основе базового «конструктора» — комплекта силовых элементов корпуса и основных электронных элементов. Однако в проекте «CanSat в России» используется отечественный конструктор, который разработал технический директор проекта Н.Н. Веденькин. В отличие от западного, в нем присутствует более мощный передатчик, есть и другие специфические особенности. Самое главное — запрограммировать его гораздо сложнее. То есть думать участникам приходится гораздо больше и учиться тоже.
Несколько раз участникам приходится защищать свой проект. Первый раз — на зимней сессии, когда они впервые представляют свой замысел комиссии. Те, кто прошел первый отборочный этап, весной отчитываются о ходе работ над проектом и возникающих проблемах. Наконец, последний раз команда подтверждает свою готовность к запуску уже летом, в ходе чемпионата. А после полета — обязательная защита итогов и интерпретация полученных результатов.
К моменту начала проекта в нашей стране не было доступных ракет, способных поднимать даже такой небольшой аппарат на сколько-нибудь заметную высоту. В 2013 году максимальная высота подъема на слабом ракетомодельном двигателе составила чуть более 100 м. Сегодня мы уже поднимаем школьные «спутники» почти на 700 метров — конечно, пока не дотягиваем до «европейских» 1,5 километров, но, приобретая опыт, упорно движемся к этому рубежу.
Каждая пусковая кампания у нас максимально похожа на настоящую. В день запусков заявляемся в Управлении Воздушного движения, с которым держим постоянную связь, проводим разведку погоды, выставляем посты наблюдения. Наша станция, с помощью которой осуществляется прием телеметрии со спускающегося спутника — почти готовый миниатюрный наземный измерительный пункт. Есть свой руководитель полетов, каждый раз принимающий решение о запуске. Напряженные часы приходится переживать и стартовому расчету, непосредственно обеспечивающему запуск. Подготовка же спутника и наблюдение за ним целиком и полностью ложатся на плечи участников команды.
Программа соревнований очень насыщенная — свободная минута выпадает редко. Как правило, уже на заключительных этапах проверки аппарата выявляются те или иные проблемы, и если команда хочет увидеть плоды своей полугодовой работы — то она обязана их устранить. Случается, что до середины ночи участники сидят за ноутбуками или паяльными станциями. И практически каждая команда, дошедшая до финала, впоследствии может рассказать много интересного о своих «приключениях».
Но все они, конечно, стоят радости того момента, когда в небе раскрывается яркое пятно парашюта, а оператор приемной станции радостно кричит — «есть телеметрия!».
Кто-то этот момент уже переживал не по одному разу. А для кого-то все еще впереди — недавно закончился прием заявок на участие в чемпионате 2018 года. Который, хочется надеяться, принесет немало новых интересных проектов и для кого-то из будущих ученых, конструкторов и проектантов станет первым маленьким шагом в большое небо.
